廖冬梅

鳳山縣氣象局，廣西鳳山 547000

氣象災害對農(nóng)業(yè)和社會經(jīng)濟產(chǎn)生了廣泛而深遠的影響，其中冰雹災害是一種嚴重威脅農(nóng)作物和農(nóng)田的自然災害。鳳山縣位于廣西壯族自治區(qū)，地理位置特殊，氣象條件多變，常年受到冰雹災害的威脅。因此，對鳳山縣冰雹災害的風險評估與區(qū)域劃分具有重要的現(xiàn)實意義。利用歷史冰雹數(shù)據(jù)和廣西災害風險與風險評估技術(shù)小組提供的方法，采用GIS技術(shù)，對鳳山縣的冰雹災害風險進行科學評估，旨在為鳳山縣的冰雹災害風險管理提供重要支持，減少冰雹災害對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和社會穩(wěn)定的不利影響，促進可持續(xù)發(fā)展。

1 數(shù)據(jù)資料

所用數(shù)據(jù)由鳳山縣氣象站提供，可用于評估鳳山縣冰雹和強降雨氣象災害的風險。

(1)冰雹、降水觀測數(shù)據(jù)：利用1978—2020年鳳山國家基本氣象站的冰雹、降水觀測數(shù)據(jù)，以及從2020年開始的24個地區(qū)氣象站的冰雹、降水觀測數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)可以顯示當?shù)亻L時間范圍內(nèi)的冰雹、降水情況，是分析氣象災害風險的重要基礎(chǔ)。

(2)地理信息數(shù)據(jù)：國務(wù)院人口普查辦公室發(fā)布的廣西承災體、地形圖、氣象圖等地理信息數(shù)據(jù)。

2 評估方法

2.1 致災因子危險性評估方法

當評估鳳山縣收集的同時具備最大冰雹直徑、降雹持續(xù)時間、降雹時極大風速和直接經(jīng)濟損失4個要素的樣本少于30個時，可以直接選用最大冰雹直徑、降雹持續(xù)時間、雹日(或降雹頻次)進行加權(quán)求和，得到致災因子危險性指數(shù)(VE)，即

其中，XD為最大冰雹直徑樣本平均值，XT為降雹持續(xù)時間樣本平均值，XR為雹日(或降雹頻次)樣本累計值，WD、WT、WR分別為3個因子的權(quán)重，推薦權(quán)重比為3∶2∶5，各權(quán)重系數(shù)之和為1。

最大冰雹直徑樣本平均值、降雹持續(xù)時間樣本平均值、雹日(或降雹頻次)樣本累計值應先做歸一化處理，前兩者在時間序列樣本中歸一化，后者在空間樣本中歸一化。當用雹日計算危險性指數(shù)時，對一個雹日有多次降雹的情況，致災因子取一個雹日當中的最大值；當用降雹頻次計算危險性指數(shù)時，各致災因子取過程最大值?；诒⑽ｋU性評估指標，計算評估鳳山縣冰雹危險性指數(shù)的平均值。根據(jù)VE危險性等級劃分標準將冰雹災害危險性分為低、較低、較高、高等級。

2.2 孕災環(huán)境敏感性評估方法

孕災環(huán)境指災害發(fā)生的自然環(huán)境。冰雹災害是強對流云團發(fā)生、發(fā)展和快速移動的產(chǎn)物，地表海拔是冰雹的孕災環(huán)境之一，因此可以選擇海拔作為孕災環(huán)境敏感性指數(shù)(VH)。

2.3 承災體風險評估方法

冰雹災害對承災體影響的風險指數(shù)由冰雹致災因子危險性(VE)、孕災環(huán)境敏感性(VH)及承災體易損性(VS)構(gòu)成。

以加權(quán)求積的方法對不同承災體進行風險評估，計算公式為：

其中，VS為承災體易損性，包括暴露度(VD)和脆弱性(VF)，即VS=VD×VF，也可直接使用承災體暴露度表征其易損性。WE、WH、WS分別為各指數(shù)權(quán)重，計算前各因子進行歸一化處理，利用熵權(quán)法、專家打分法等確定權(quán)重。

根據(jù)對不同承災體的冰雹災害風險評估結(jié)果，采用自然斷點法，將風險等級劃分為低、較低、中等、較高、高等級。

3 冰雹災害的影響因素

3.1 降水量

降雨的分布特點需要納入冰雹風險評估考慮范圍，以更好地了解災害的潛在風險。1978—2020年的年均降水量在鳳山縣表現(xiàn)出一定的年際變化。尤其是在2009年至2017年，年均降水量顯著增加，達到了2 426.2 mm，明顯高于整個時段的平均值。這種變化可能受到氣象和環(huán)境因素的影響，需要進一步研究，以確定是否存在潛在的氣象風險因素[2]。

鳳山縣的降水量在不同月份之間存在顯著的差異。6月的降水量最高，而3月的降水量最低。在高降水月份，需要更加密切地關(guān)注冰雹等災害風險。

同時，鳳山縣的降雨在一定時段內(nèi)呈現(xiàn)出集中分布的趨勢，累計降雨高達1 448.2 mm。提示低洼可能更容易受到降雨和冰雹等災害的影響。此外，鳳山縣的年降水量在較長時間尺度內(nèi)相對平穩(wěn)，沒有明顯的升降趨勢。

鳳山縣的降水量數(shù)據(jù)揭示了一系列影響冰雹災害風險的因素，包括年均降水量的年際變化、季節(jié)性降水差異、降雨分布和年際變化趨勢等。這些因素對冰雹災害的風險評估和預防措施的制定都具有重要的參考價值，有助于更好地應對潛在的自然災害風險[3]。

3.2 各日累計降水的極值

在1978—2020年的觀測數(shù)據(jù)中，鳳山縣出現(xiàn)了不同時間尺度下的降水極值，包括1 h時、3 h、6 h、12 h和24 h累計最大降水量。最大1 h降水量為72.7 mm，而最大24 h降水量為218.2 mm，主要集中在1983年。長期來看，降水極值沒有表現(xiàn)出明顯的線性變化趨勢，表明其變化受多種復雜因素影響。

冰雹災害的發(fā)生和降水的時空分布密切相關(guān)，不同鄉(xiāng)鎮(zhèn)和地區(qū)在降水極值方面存在明顯的差異。例如，在金牙鄉(xiāng)、中亭鄉(xiāng)、平樂鄉(xiāng)、江洲鄉(xiāng)、鳳城和西部地區(qū)，1 h的最大降水極值相對較高；而在東北方向的喬音鄉(xiāng)、平樂鄉(xiāng)、中亭鄉(xiāng)、長洲鎮(zhèn)的南部等地，1 h內(nèi)的最大降水極值較低。這種地區(qū)差異需要考慮在內(nèi)，以便更好地評估和預測冰雹災害的潛在風險；

3 h內(nèi)最大降水極值超過138 mm的主要位于縣城東北方向的喬音鄉(xiāng)、平樂鄉(xiāng)、中亭鄉(xiāng)、長洲鎮(zhèn)的南部等地，這些區(qū)域可能更容易受到冰雹災害的影響。

4 冰雹致災因子特征分析

統(tǒng)計時段內(nèi)，鳳山縣冰雹過程較多。統(tǒng)計時段內(nèi)有54次冰雹過程發(fā)生，累計雹日為51 d，年均降雹頻次為1.26次，其中1997年降雹頻次最多為4次；從多年逐月降雹分布來看，鳳山縣降雹主要出現(xiàn)在3—5月，占比為87.2%(圖1)。

圖1 鳳山縣多年降雹頻次統(tǒng)計

5 冰雹致災危險性評估

(1)孕災環(huán)境包括地形、水系、土壤和植被等因素。鳳山縣三門海鎮(zhèn)西北地區(qū)的雨澇度較高，表明該地區(qū)暴雨頻率較高，強度較大。砦牙鄉(xiāng)、長洲鎮(zhèn)北部和金牙鄉(xiāng)則呈現(xiàn)較低的雨澇程度，可能是由于氣象、地理條件的差異導致。東部地區(qū)的洪澇指數(shù)相對較低，表明該地區(qū)暴雨頻率和強度都較低，這意味著縣城以東的地區(qū)具有較低的冰雹致害風險。

(2)孕災環(huán)境影響系數(shù)可用于評估不同地區(qū)對冰雹致害風險的貢獻。較高的影響系數(shù)表示孕災環(huán)境對風險的增加影響較大，而較低的影響系數(shù)則相反?；诒⒃袨沫h(huán)境的影響指標，對鳳山縣進行了冰雹致害危險性評價。根據(jù)危險性指數(shù)的大小，將其分為高、中、低三類。高危險性地區(qū)主要包括鳳山縣的喬音鄉(xiāng)、鳳城鎮(zhèn)中南部、長洲鎮(zhèn)東部、三門海鎮(zhèn)南部、平樂鄉(xiāng)中部、江洲鄉(xiāng)東南部以及砦牙鄉(xiāng)等地。風險較低的地區(qū)包括其他鄉(xiāng)鎮(zhèn)以及鳳山縣的北部、南部和西部地區(qū)。

根據(jù)危險性等級劃分標準，鳳城鎮(zhèn)中部的冰雹致災危險性為高等級，鳳城鎮(zhèn)除中部以外的其他區(qū)域為較高等級，其余大部分地區(qū)的冰雹致災危險性為低等級或較低等級(圖2)。

圖2 鳳山縣冰雹致災危險性等級圖

6 冰雹風險評估與區(qū)劃

6.1 人口風險評估

利用鳳山縣冰雹致災因子危險性指數(shù)、孕災環(huán)境敏感性指數(shù)、人口密度因子表征承災體暴露度指數(shù)進行冰雹災害人口風險評估，得到鳳山縣冰雹災害人口風險區(qū)劃。鳳山縣的人口密集區(qū)主要集中在鳳城鎮(zhèn)中部，由鳳山縣冰雹災害人口風險等級圖可知，人口稀疏地區(qū)的冰雹風險等級以低等級為主。鳳城鎮(zhèn)中部為較高風險和高風險區(qū)域；其余地區(qū)以中等級到較低等級為主(圖3)。

圖3 鳳山縣冰雹災害人口風險等級圖

6.2 GDP風險評估

利用鳳山縣冰雹致災因子危險性指數(shù)、孕災環(huán)境敏感性指數(shù)、地均GDP表征承災體暴露度指數(shù)進行冰雹災害GDP風險評估，得到鳳山縣冰雹災害GDP風險區(qū)劃。鳳山縣GDP大值區(qū)主要集中在鄉(xiāng)鎮(zhèn)的行政區(qū)域中心附近，冰雹災害GDP風險區(qū)分布受當?shù)谿DP值影響較大。由鳳山縣冰雹災害GDP風險等級圖可知，鳳山縣冰雹災害GDP風險等級大部地區(qū)均為低風險到中風險，鳳城鎮(zhèn)城區(qū)及周邊地區(qū)有較高風險和高風險區(qū)域(圖4)。

6.3 農(nóng)作物風險評估

利用鳳山縣冰雹致災因子危險性指數(shù)、孕災環(huán)境敏感性指數(shù)、水稻和玉米播種面積表征暴露度指數(shù)進行冰雹災害水稻、玉米風險評估，得到鳳山縣冰雹災害水稻、玉米風險區(qū)劃。鳳山縣水稻種植主要集中在長洲鎮(zhèn)、喬音鄉(xiāng)、砦牙鄉(xiāng)中部、金牙鄉(xiāng)東部、平樂鄉(xiāng)、三門海鎮(zhèn)中部、江洲鄉(xiāng)南部和鳳城鎮(zhèn)中部大部分區(qū)域，由冰雹災害水稻風險等級圖可知，鳳山縣冰雹災害水稻風險等級大部地區(qū)均為低風險到較低風險，中等到高風險主要分布在鳳城鎮(zhèn)的中部、喬音鄉(xiāng)中部和南部、長洲鎮(zhèn)西部、三門海中部地區(qū)(圖5)。

圖5 鳳山縣冰雹災害水稻風險等級圖

鳳山縣玉米種植面積主要集中在西部、南部、東北部和鳳城鎮(zhèn)少部分地區(qū)，由冰雹災害玉米風險等級圖可知，鳳山縣冰雹災害玉米風險等級大部地區(qū)均為中等到高風險，其中鳳山縣鳳城鎮(zhèn)、三門海、金牙鄉(xiāng)西部、長洲鎮(zhèn)西部、喬音鄉(xiāng)南部等地區(qū)風險相對較高(圖6)。

圖6 鳳山縣冰雹災害玉米風險等級圖

7 結(jié)論

(1)鳳山縣的降雨在一定時段內(nèi)呈現(xiàn)出集中分布的趨勢，累計降雨高達1448.2 mm，且低洼可能更容易受到降雨和冰雹等災害的影響；3 h內(nèi)最大降水極值超過138 mm的喬音鄉(xiāng)、平樂鄉(xiāng)、中亭鄉(xiāng)、長洲鎮(zhèn)等地可能更容易受到冰雹災害的影響。

(2)鳳山縣降雹年份較多，統(tǒng)計時段內(nèi)有54次冰雹過程發(fā)生，累計雹日為51 d，在評估鳳山縣冰雹致災危險性等級時，鳳城鎮(zhèn)中部的冰雹致災危險性為高等級，鳳城鎮(zhèn)除中部以外的其他區(qū)域為較高等級，其余大部分地區(qū)的冰雹致災危險性為低等級或較低等級。

(3)鳳山縣冰雹災害人口較高風險和高風險區(qū)主要在鳳城鎮(zhèn)中部地區(qū)；冰雹災害GDP高風險和較高風險區(qū)域主要分布在鳳城鎮(zhèn)城區(qū)及周邊地區(qū)；冰雹災害水稻中等到高風險主要分布在鳳城鎮(zhèn)的中部、喬音鄉(xiāng)中部和南部、長洲鎮(zhèn)西部、三門海中部地區(qū)；冰雹災害玉米較高到高風險位于鳳山縣鳳城鎮(zhèn)、三門海、金牙鄉(xiāng)西部、長洲鎮(zhèn)西部、喬音鄉(xiāng)南部等地區(qū)。

(4)為了減輕冰雹災害風險，相關(guān)部門應加強監(jiān)測和預警系統(tǒng)，提前預警強降水和冰雹事件，以減少損失。發(fā)展農(nóng)業(yè)保險和風險分擔機制，幫助農(nóng)民應對冰雹災害的經(jīng)濟風險，并提高農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施的抗災能力。促進氣象數(shù)據(jù)和科學研究，以更好地理解和預測冰雹災害的發(fā)生和發(fā)展。